[发明专利]一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器

说明书

本申请公开了磁存储位元及其制作方法和磁存储器，磁存储位元包括固定层、参考层、隧道层、自由层，自由层包括多个层叠的结构单元，结构单元包括在远离隧道层方向上层叠的铁磁层和氧化物传导层，铁磁层包括在远离隧道层方向上依次层叠的第一磁性层、间隔层、第二磁性层。自由层包括多个结构单元，每个结构单元包括铁磁层和氧化物传导层，即自由层中有多个氧化物传导层与铁磁层的界面，多层界面的各向异性能使自由层维持垂直各向异性，可提升数据保存时间，提高自旋转移矩翻转速度，且降低去磁化场，提高自由层的磁各向异性场，且不影响磁存储位元隧道磁阻；铁磁层又包括第一磁性层、间隔层、第二磁性层，提升自由层的厚度，从而提升数据保存时间。

技术领域

本申请涉及磁存储技术领域，特别是涉及一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器。

背景技术

自旋转移力矩磁性随机存储器(Spin Transfer Torque Magnetic RandomAccess Memory，简称STT-MRAM)是一种极具潜力的新型存储器，STT-MRAM中包括至少一个存储位元--磁隧道结(Magnetic Tunnel Junctions，MTJ)，其包括固定层、参考层、隧道层、自由层。要取代或部分取代现有的主流存储器，STT-MRAM的数据保存时间需要尽可能长，同时保持足够的耐擦写次数。为了提升数据保存时间，目前主要通过在自由层中插入一过渡层，同时加上MgO覆盖层来提升自由层的厚度又不影响其垂直各向异性，从而增大数据保存时间。但受界面限制，整体自由层的厚度较低，数据保存时间还是无法满足小尺寸后的数据保存时间要求。同时，该结构的写电流较大，很难满足耐擦写次数要求。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种磁存储位元及其制作方法、磁存储器，以提升数据保存时间，同时使磁存储位元具有较高的隧道磁阻和较小的写电流。

为解决上述技术问题，本申请提供一种磁存储位元，包括固定层、参考层、隧道层、自由层，所述自由层包括多个层叠的结构单元，所述结构单元包括在远离所述隧道层方向上依次层叠的铁磁层和氧化物传导层，所述铁磁层包括在远离所述隧道层方向上依次层叠的第一磁性层、间隔层、第二磁性层。

可选的，所述第一磁性层和所述第二磁性层均包括在远离所述隧道层方向上层叠第一子磁性层和第二子磁性层，所述自由层中与所述隧道层最近的所述第一磁性层中的第一子磁性层的饱和磁化强度大于所述第二子磁性层的饱和磁化强度。

可选的，在除与所述隧道层最近的所述第一磁性层之外的所述第一磁性层中，所述第一子磁性层的饱和磁化强度大于所述第二子磁性层的饱和磁化强度；在所述第二磁性层中，所述第二子磁性层的饱和磁化强度大于所述第一子磁性层的饱和磁化强度。

可选的，还包括：

位于所述第一子磁性层和所述第二子磁性层之间的过渡层。

可选的，与所述氧化物传导层接触的所述第一子磁性层和所述第二子磁性层为铁磁性层或者CoFeB磁性层。

可选的，所述CoFeB磁性层中Fe的含量大于40％。

可选的，所述间隔层的数量为多个。

可选的，所述氧化物传导层中掺有导电杂质。

本申请还提供一种磁存储位元制作方法，包括：

步骤S1：获得位元基体，所述位元基体包括固定层、参考层、隧道层，或者包括所述隧道层；

步骤S2：在所述位元基体上按照远离所述隧道层方向依次沉积第一磁性层、间隔层、第二磁性层，形成铁磁层；

步骤S3：在所述铁磁层上沉积氧化物传导层；

步骤S4：进入步骤S2，直至所述铁磁层和所述氧化物传导层的层数达到预设阈值，形成自由层；